一种固体火箭发动机喷管装配用导向销的制作方法

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机装配过程，特别是大型固体火箭发动机喷管装配过程。

背景技术：

固体火箭发动机装配过程是发动机研制的重要环节。大型固体火箭发动机喷管与喷管座的连接，设计主要采用法兰螺栓连接，根据固体火箭发动机直径大小的不同，其喷管法兰与喷管座法兰对应连接的光孔或螺孔数从十几个到几十个不等。在喷管与喷管座的对接部位，有密封面、密封圈以及高出密封面的非金属绝热台阶结构，是固体火箭发动机的关键部位。密封面、密封圈和非金属绝热台阶的设计精度要求高，密封面、密封圈和非金属绝热台阶的细微损伤都是不允许的。大型固体火箭发动机的喷管和喷管座，尺寸大，重量重，其装配工艺主要采用立式吊装工艺，即将喷管座固定后，将喷管吊起，在喷管和喷管座同轴、保证喷管和喷管座的连接面吻合的条件下，将喷管对应安装于喷管座对应连接面上，再用螺栓拧紧。在装配过程中，防止和避免密封面、密封圈和非金属绝热台阶的损伤工艺过程是关键的控制要求，如对密封面、密封圈和非金属绝热台阶的磕碰损伤的控制，对密封圈和非金属绝热台阶的剪切损伤的控制。在装配过程中，喷管和喷管座的同轴度至关重要，如果喷管和喷管座的同轴度偏差大，仅喷管的自重就会造成密封圈的剪切损伤和非金属绝热台阶的破坏。

现行装配过程采用无螺纹螺栓导向装配工艺，当喷管被吊起且对应连接面向下，通过吊车将喷管移动至喷管座正上方位置，控制吊车，缓慢下移喷管使喷管与喷管座的连接对接面相距30mm～50 mm时,采用三个与装配法兰的螺孔或光孔直径配套的无螺纹螺栓作为导向销,三个螺栓导向销均布插入喷管法兰孔中，通过吊车移动喷管位置，使三个螺栓导向销能够插入对应的喷管座法兰孔，从而保证喷管和喷管座同轴度，控制吊车缓慢下移喷管,使喷管和喷管座的连接面完全吻合,将未装有螺栓导向销的喷管和喷管座法兰的孔安装螺栓连接,再拔出螺栓导向销并在相应位置安装螺栓连接,最后将所有螺栓拧紧。

采用无螺纹螺栓导向装配工艺，均布的三个螺栓导向销先安装于喷管法兰孔，然后通过吊车移动喷管位置找对应的喷管座法兰孔。由于喷管在喷管座的上方，螺栓导向销安装于喷管法兰孔后，无法从上方观察螺栓导向销是否有效对应喷管座法兰孔，只能采取专人从侧面或喷管座的下方观察螺栓导向销是否对正对应喷管座法兰孔，观察人员与喷管位置移动操作人员为不同人员，多次因观察人员指挥与喷管位置移动操作人员操作不同步或不一致而出现碰伤密封面、剪切密封圈、损坏非金属绝热台阶等质量问题，而且导向装配过程耗时长，工作效率低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是需要设计一个能够固定在喷管座法兰孔上的导向销。在装配过程中，使喷管法兰向喷管座法兰逐渐靠近时，在喷管与喷管座的连接对接面相距30mm～50 mm时,在喷管座法兰孔上均布插入该导向销并固定；通过吊车移动喷管位置，操作人员可从上方通过喷管法兰孔可观察到导向销，同时依靠导向销的引导，将喷管法兰孔与喷管座法兰孔对正，从而保证喷管和喷管座的同轴度；控制吊车缓慢下移喷管,使喷管和喷管座的连接面完全吻合,完成对接工作；将未装有导向销的喷管和喷管座法兰孔安装螺栓连接,再拔出导向销并在相应位置安装螺栓连接,最后将所有螺栓拧紧。采用该导向销后，操作人员可从上方通过喷管法兰孔观察导向销并操作，能够避免操作人员与观察指挥人员不同步或不一致所造成的误操作，从而减少或避免工艺过程中对密封面、密封圈和非金属绝热台阶得损伤和破坏，同时也可提高工作效率。

本发明所采用的技术方案:

一种固体火箭发动机喷管装配用导向销，包括导向杆、涨圈、紧固螺母，导向杆包括导向主体和螺纹杆；导向主体中间部分为圆柱状，两端部分呈圆台状，两端端面直径均小于中间圆柱状部分直径；先将涨圈套装于螺纹杆上，再将紧固螺母通过螺纹安装于螺纹杆上；当未旋紧紧固螺母时，涨圈最大直径应不大于喷管座法兰孔直径，涨圈最大直径可与导向主体中间圆柱状部分直径相同或者涨圈最大直径小于圆柱状部分直径；当逐渐旋紧紧固螺母时，涨圈将不断扩涨，且靠近导向主体中间部分直径最大并大于其圆柱状部分直径。

由于采用上述方案，当该导向销从下方插入喷管座法兰孔后，通过逐渐旋紧紧固螺母，涨圈直径不断扩涨，将形成涨圈与喷管座法兰孔的紧配合，从而使该导向销固定于喷管座法兰孔上。同时由于导向销的导向主体前端部分呈圆台状且前端面直径小，通过操作人员的观察操作可方便引导喷管法兰孔与喷管座法兰孔对正，也能够避免操作人员与观察指挥人员不同步或不一致所造成的误操作，从而减少或避免工艺过程中对密封面、密封圈和非金属绝热台阶的损伤和破坏。

为保证固体火箭发动机喷管装配用导向销的强度，导向杆、涨圈、紧固螺母由金属材料或硬质非金属材料制成。当导向杆采用金属材料时，其硬度应不大于喷管和喷管座的对接面金属材料。导向杆采用硬质非金属材料，硬度小于喷管和喷管座的对接面金属材料，在装配过程中，当导向杆与密封面偶尔发生碰撞，也不会导致密封面的损伤。

优选地，导向杆、涨圈、紧固螺母由硬质非金属材料制成。

优选地，导向杆中导向主体由硬质非金属材料制成，螺纹杆由金属材料制成。螺纹杆可通过螺纹与导向主体连接并形成一体，或者将螺纹杆紧配合插入导向主体连接并形成一体。

优选地，当未旋紧紧固螺母时，涨圈的最大直径与导向杆主体中间圆柱状部分直径相同，或者涨圈的最大直径小于导向杆圆柱状部分直径。

附图说明

图1为导向销结构示意图。

图2为导向杆示意图。

图3为涨圈示意图。

图4为紧固螺母示意图。

图5为导向销导向装配示意图。

图6为螺栓导向装配示意图。

图中所示标记如下：1、导向杆；2、涨圈；3、紧固螺母；4、导向主体；5、螺纹杆；6、喷管法兰；7、喷管座法兰；8、无螺纹螺栓导向销。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明:

图1为导向销结构示意图。该固体火箭发动机喷管装配用导向销，包括导向杆1、涨圈2、紧固螺母3，导向杆1包括导向主体4和螺纹杆5；导向主体4两端部分呈圆台状，中间部分呈圆柱状，中间部分直径大，两端面直径小于中间部分圆柱状直径；先将涨圈2套装于螺纹杆5上，再将紧固螺母3通过螺纹安装于螺纹杆5上；当逐渐紧固螺母3时，涨圈2直径将不断扩涨，且靠近导向主体4中间圆柱段部位直径最大。导向杆1、涨圈2、紧固螺母3的制作材料可以是金属材料，也可以是硬质非金属材料。

图2为导向杆示意图。导向杆1包括导向主体4和螺纹杆5；导向主体4两端部分呈圆台状，中间部分呈圆柱状，中间部分直径大，两端面直径小于中间部分圆柱状直径；导向主体4和螺纹杆5可以是同一种材料一体制成，如金属材料、硬质非金属材料，也可以是不同种材料制成；当导向主体4是硬质非金属材料，螺纹杆5是金属材料时，螺纹杆5可通过螺纹与导向主体4连接并形成一体，或者将螺纹杆5紧配合插入导向主体4连接并形成一体。

图3为涨圈示意图。涨圈2的制作材料可以是金属材料，也可以是硬质非金属材料。

图4为紧固螺母示意图。紧固螺母3的制作材料可以是金属材料，也可以是硬质非金属材料。

图5为导向销导向装配示意图。当逐渐旋紧紧固螺母3时，涨圈2将不断扩涨，且靠近导向主体4中间部分直径最大并大于其圆柱状部分直径，并形成涨圈2与喷管座法兰孔的紧配合，从而使该导向销固定于喷管座法兰孔上，喷管法兰孔对正导向销，喷管通过导向销的引导与喷管座装配到位。喷管与喷管座装配过程中，由于该导向销固定安装于下方的喷管座法兰孔，且导向销的导向主体前端部分呈圆台状且前端面直径小，通过操作人员的观察操作可方便引导喷管法兰孔与喷管座法兰孔对正，也能够避免操作人员与观察指挥人员不同步或不一致所造成的误操作，从而减少或避免工艺过程中对密封面、密封圈和非金属绝热台阶得损伤和破坏。

图6为螺栓导向装配示意图。螺栓导向销先安装于喷管法兰孔，然后通过吊车移动喷管位置找对应的喷管座法兰孔，操作人员通过螺栓导向销8引导，将喷管与喷管座装配到位。螺栓导向销8为金属材料制作。在装配过程中，螺栓导向销8安装于喷管法兰孔后，无法从上方观察螺栓导向销8是否有效对应喷管座法兰孔，只能采取专人从侧面或喷管座的下方观察螺栓导向销是否对正对应喷管座法兰孔，观察人员与喷管位置移动操作人员为不同人员，因观察人员指挥与喷管位置移动操作人员操作不同步而出现碰伤密封面、剪切密封圈、损坏非金属绝热台阶的质量问题，而且导向装配过程耗时长。